山地湿性常绿阔叶林附生植物生态化学计量学特征及其对环境变化的响应

Epiphytic plants are important structural components in montane forests. They are attached to other plant branches, no developed roots, no absorption inorganic nutrients from soil, and their nutrients and moisture from the atmosphere. However, little information is available on ecological stoichiometry of epiphytes in montane forests. In this project, we will study the contents of C, N and P elements, elements ratio and their seasonal variation and spatial distribution in the dominant species of epiphytes in different groups in the humid evergreen broad-leaved forest and the mossy dwarf forest in Ailao Mountain. We will also explore the ecological stoichiometry characteristics and its temporal and spatial variation of facultative epiphytic plants in epiphytic and terrestrial habitats, and will test whether there is stoichiometric homoeostasis in epiphytic plants. The relationship between the growth rate and C:N:P of epiphytes will be analyzed. The relationships between epiphytes ecological stoichiometry and hosts, environmental factors will be studied in the montane moist evergreen broad-leaved forest and secondary forests. The response of epiphytes ecological stoichiometry to environmental changes will be also revealed. The information generated from this project will provide scientific basis for understanding the composition, structure and functional dynamics of the montane moist forest ecosystem, as well as conservation and management of natural forest resources.

附生植物是山地森林中重要的结构性组分，其种类丰富，类群多样，它们附着于其它植物上，无发达根系，不从土壤中吸收无机养分，其生命过程所需养分和水分来自于大气，是一类重要而特殊的生物类群，但目前对附生植物生态化学计量学特征了解很少。本研究拟以哀牢山山地湿性常绿阔叶林和山顶苔藓矮林中丰富的附生植物为对象，研究不同类群附生植物优势种的C、N、P元素含量与元素比值及其季节变化特征、空间分布格局，探究兼性附生植物在附生和地生两种生境下的生态化学计量学特征及其时空变化规律，验证附生植物生态化学计量是否具有内稳性机制，分析附生植物生长速率与C:N:P的关系，探讨附生植物生态化学计量特征与宿主特性、环境因子的关系，阐明环境变化对山地森林附生植物生态化学计量学特征的影响，为深入开展山地森林生态系统组成、结构及其动态研究，以及为山地森林资源保护与管理提供科学依据。

附生植物是一类重要的植物类群，它们无发达根系，不从土壤中吸收无机养分，其生命过程所需养分和水分来自于大气。但目前对附生植物生态化学计量学特征及其环境变化的响应了解很少。本项目采用野外测试与室内控制实验相结合方法，对云南哀牢山山地湿性常绿阔叶林中附生植物生态化学计量特征及其季节变化、内稳性特征，兼性附生植物化学计量学特征对生境变化的响应等进行了测试研究，结果表明：1）与陆生植物相比，大多数附生植物具有较高的N、P浓度和较低的N:P比。2）兼性附生植物的附生种群具有较高的N、P含量和较低的C:N和C:P。3）物种与生境交互作用显著影响茎的C:P和根系的C:N、N:P。4）兼性附生植物叶片和根系的内稳性均表现为：HN:P>HN>HP。5）兰花石生种群的δ15N和Ca含量均显著高于附生种群，而K、Fe和Mn三种元素含量则显著低于附生种群。6）森林退化导致附生植物功能性状间存在权衡，发现两种专性附生蕨类在次生林中出现兼性的转变。7）维管附生植物个体数量的增加与叶片N浓度呈显著负相关，与叶片C:N比呈显著正相关，资源保守策略有利于严重干旱后附生维管束植物种群的恢复。8）环境过滤形成了苔藓植物沿垂直梯度的功能性状和空间分布的组合，冠层附生苔藓功能性状变异幅度小于林下层苔藓。9）相较于全寄生植物，半寄生植物与寄主间具有更强的相关性，全寄生植物的化学计量内稳性指数显著高于半寄生植物。10）附生苔藓水分利用效率高于地生苔藓，而持水力和保水能力则较差。11）附生植物的水分利用效率较高，干季雾水对于附生维管植物维持水分收支平衡具有重要作用。12）苔藓-蓝细菌共生体的固氮酶活性与蓝细菌定殖程度呈显著正相关，含水量过高和过低均会抑制附生苔藓植物的固氮酶活性。研究结果为深入研究山地森林附生植物的养分利用与生态适应策略，以及山地森林资源的保护与管理具有重要意义。本项目发表论文18篇，其中SCI论文和中文期刊学术论文各9篇；培养博士研究生6名和硕士研究生3名。